Excellent observation of, vacuum effects on gyroscope rotation ... ....appreciated.. though it is not in English.. the presentation is fabulous...both the teachers are excellent...plk
面白い実験ですね。これが長く維持できれば、フライホイールによる蓄電も夢ではなくなりとても重要だと思います。実際に実験してみた人はとても少ないと思いますので、非常に重要な実験だと思います。 ところで、減衰については、釈迦に説法かも知れませんが、もし、コマの電磁放射の影響も無く、宇宙に底部の磁石とコマの磁石と理想化された絶対に動かないテーブルと理想化された一定の重力 mg しかなく、かつ、底部の磁石が振動して摩擦による減衰を起こさず、コマの内部のひずみも無く、渦電量も発生せず、磁性体のヒステリシス損質もなく、重力波も発生しないような理想化された状況では、位置エネルギーと運動エネルギーの和、つまり力学的エネルギーが保存されるのでコマ自体がどのように振動しても、純粋力学的には減衰は発生しないものと思われますが、現実には減衰しますね。それは、ご指摘の通り、(真空の)箱の外の磁場との相互作用により、箱の外の物体を振動させてしまっていることもありますし、それと本質的に同じですが、その地磁気版があります。さらに、装置の土台の磁石を振動させてしまたことによる土台とテーブル間の摩擦による減衰や、コマの磁石が加速度運動をすることによる電磁放射の影響があります。また、電磁現象が起こす力やエネルギーのレベルに比して比率的に小さいので無視してよい程度ですが、厳密に言えば重力波の放射の影響もあります。他の人も指摘してますが、渦電流による損失もありますし、磁性体のヒステリシスによる「鉄損」もあります。 [初歩的なおさらい] 以下は専門家には釈迦に説法になる大学学部レベルの力学の初歩になります。 コマは後に説明するとして、質点 m の場合、3次元位置ベクトルをx、ポテンシャルエネルギーがφ(x)と書けるとき、質点にかかる力はF=-gradφとなり、ニュートンの運動方程式は、m d x^2 / dt^2 = F となりますが、この時、運動エネルギー V = (1/2) v m v^2とポテンシャルエネルギーφの和であるところの力学的エネルギー E = φ + V は、保存されます。 コマの場合は、無数の質点の集合体とし、「質点間にかかる力はエネルギーの増減に関与しない・・・(10)」と考えると、コマ全体の力学的エネルギーは保存されます。 しかし、(例えばゴムのように)コマの剛性が低くて質点間の距離が変化する場合には、(10)の仮定が成り立たなくなるため、力学的エネルギーは摩擦熱として失われていきます。 また、ポテンシャルエネルギーがコマの位置ベクトルxだけでなく、時間tにも陽に依存しφ(x, t)と書ける場合には、一般的には力学的エネルギーは保存されません。これはどのような場合かといえば、ポテンシャルエネルギーを作り出しているところの、「外部環境」が陽に時間変化する場合です。それは、土台が摩擦力を伴って振動する場合や、実験環境以外の外部から磁場が時間変化するような場合です。直感的に言えば、コマが同じ角度(傾き)で同じ場所に来た時には全く同じ力がコマにかかるような場合には、力学的エネルギーが保存しますが、コマが同じ角度(傾き)で同じ場所に来ても、以前とは異なる力がかかる場合がある場合には、一般には力学的エネルギーは保存しません。 また、既に述べましたが電気や磁気を帯びたものが加速度運動した時には電磁波が発生しますのでそれによる損失もありますし、磁性体の場合、磁場Hと磁束密度BのグラフであるところのBH曲線が磁気履歴を持つので、鉄損と呼ばれる損失もあります。渦電流の発生により電気抵抗による損失もあります。
konichiwa, good experimental, for self purpose, how about add some universal language in your translation, so many intelegence being are interested in your fun lab too, ariigato gosaimas.
浮かぶ原理の説明、大筋間違いないと思いますが、不十分ですね。もっと考えてみます。減衰の原因はコメントで指摘していただいたように、浮かんでいるコマに渦電流が発生しているからかもしれません。コマの磁石はネオジム磁石です。ネオジム磁石はニッケルでコーティングされているので、電流が流れます。しかもコマのウエイトの一部が真鍮でした。金属部分を無くしてやてみる必要がありますね。
コマから金属部分を無くすと浮かなくなりませんか？
それより発生電流によるジュール熱（損失）を減少する方法として
液体窒素による冷却で超電導状態、つまり電気抵抗を０にして熱を
発生させないようにするのが良いと思います。
磁場であってもお互いに相互作用してるのでエネルギーのやり取りしてますから、持ち出されたエネルギーはコマの運動エネルギーを減らすことになります。
例え完全な真空にしてもコマが影響に周り続けることはありません。
磁場は磁石となる物質の結晶構造に起因しますが、磁力自身も結晶構造に影響を与えるので、コマの運動エネルギーが最終的に結晶構造の熱エネルギーに変換されてしまうのです。
言ってみれば磁場自身に摩擦力があるということです。
固体物理学で修士論文をかいたものです。参考にしていただければ。
渦電流も磁力の相互作用の一形態だと考えることができますね。
もしUーCASの土台側の磁場分布を可視化できたならデコボコやザラザラのような構造が見えると思います。
そういう部分に引っかかり、磁場変化から渦電流が発生するというシナリオは描けそうですが、実際やってみないと分かりませんね。
永遠に回り続ける ＝ 永久機関 ですからね～
でんじろう先生のサブ垢かと思ったらただの科学に詳しい一般人だった
揺れ動いたときに誘導電流が流れてジュール熱としてエネルギーが逃げていっているでしょうね。
的を得た考えだと思います。
「的を得た」は間違いです。「的を射た」が正しいです。
@@TOKUBUNE 「的を得た」という表現は正しいです。
@@TOKUBUNE 誤用かどうかの議論は未だにされていますが、最初に"的を得る"を誤用だとした辞書はのちにそれを撤回し謝罪をしています。広辞苑には載っていない表記ではありますが、今後はより広まる事になるでしょうから、どちらも誤用では無くなると思われます。言語の変化についていくのは大変ですね。
TOKUBUNE
めっちゃドヤ顔で言ってそうですね
今回はとても面白かったです！！これからも頑張って下さい！
ありがとうございます。
結果の検証もあって良い実験だった。
続編期待しています！
ありがとうございます。準備中です。
日に日に視聴回数が増えていて、自分のことのように嬉しく感じています。ぜひ、これからも面白い実験で楽しませてください！
応援していただきありがとうございます。良い実験をお見せできるよう、努力しましょう・・・
Excellent observation of, vacuum effects on gyroscope rotation ... ....appreciated..
though it is not in English.. the presentation is fabulous...both the teachers are excellent...plk
めっちゃ面白かったです。
重力によってコマに働く下への力と磁力によって働くコマに働く上への力が抵抗を産んでるんじゃないかという私の予想
ISSの中では空気があるものの物が回転し続けている映像を見た事あるから
重力が影響しているんじゃないかと思いました
そうかもしれませんねー
検討してます
私も重力が抵抗であると考えました
コマの動きを見ていると微細な上下運動をしているので、上へ登る時に回転エネルギーを消耗しているのかなと思いました
重力が無いと反発力で上に飛びそうな気がする
懐かしいなぁ、昔買ったよ。
回すときにすっ飛んで行かないようにするのが、結構難しかった記憶があるなぁ。
今回も調整に2時間かかりました
U-cas経験者ですが、もっと安定させる回し方があります。コマを回してから板を上げていくとコマが中空に浮きますが、そこですぐに板を抜くのではなく、コマを追いかけるように板を上げていき、コマの上下動がなくなるように板を当てがい、動きを整えてから板を下に抜くととても安定した回転になります。
今は不思議なものが動画ですぐに観られて、すげぇってなるので良いですね
これの続編を切に希望。
金属を外したコマで再度やって欲しい。
9:40
スマホと台座(磁石)の距離にゾワゾワする
確かに。
強力磁石を使ったスマホホルダーとか知らなさそう
できそうでなかなかできない楽しそうな実験ですね
回転数も計測するとより良いでしょーー
最後の「なぜ永遠に回り続けなかったのだろうか」という問いが大切なのですね
その問いが更なる探究心に繋がります
重力に逆らう分の応力を受けた状態なのは確かですよね？地球ゴマのジャイロ軸を変えるように動かすと軸と軸受けの摩擦が増えて回転が落ちますが、アンショウ効果を打ち消して軸を安定させるときに角運動量を消費しているのでは？という仮説を立ててみました（笑）どこかの動画で論ってネタに使っていただければ至上の幸福です。ではみなさん、これからも頑張ってください。毎回新着を楽しみにしています。
割と簡単に考えていたんですが、実際は難しいですね。いつもみていただいてありがとうございます。
@@user-ig4pv3us1m
わあｗ 先生からお返事いただきました♪ｗ 家宝にいたしまするｗｗｗｗ ありがとうございます♪♬
装置そのもののサイズを大きくすれば回転時間も伸びそうですよね
完全な真空にして空気抵抗をゼロにしても磁気摩擦によって少しづつ減速していくので永久には回らないですね。
永久に回すには磁気以外にも万有引力などの外界とのエネルギーを全て遮断しないといけないのです。
出来るだけ長時間を目標にしてみます。
@@user-ig4pv3us1m コリオリの力も影響があると思います。反時計回りで回したほうが長時間回ると思います。
@@user-zd3ee2bk7p 今は時計回りです。反時計回りに廻す練習してみます。
@@user-ig4pv3us1m 左利きの人はスタッフにいないですか？左利きの人が回すと反時計回りになりますよ。
コリオリの力を加速に利用すれば永続回転できるかも。磁気摩擦をコリオリの力が上回れば相殺して余った分が加速に使える。多分磁気摩擦のが大きいですが
磁力線を可視化させるメガネとかあったら覗いてみたいですね
いろんな線が見えてしまって大変かもしれませんよ
面白そう！
棒磁石を内側をN極、外側をS極にして、接着剤や粘土などで固めて球状にしたら、疑似的なモノポールっぽいものは作れるのでしょうか？
もし可能なら、浮き続ける玉とか作れたりするのでしょうか
Hi , cant find sweet spot or levitation height of levitron , kindly help
U-CAS、出始めのころの正月用に買いました。当時に比べるとデザインが洗練されてる。最初はおもりの調節とか試行錯誤しながら何度もやり直しました。何分も浮かんで回ってるのにはびっくりしました。現在のU-CASは安定して成功する代わりに時間が短くなってるのかな？自分は当時ハマったとき15分は浮いてました。測ってなかったのが残念。当時の台の中の磁石の形は正方形の板で穴も開いてないし外側の磁力を大きくしていたそうで、現在のものとはかなり違ってるようです。
昔のu-casを分解して解析して自作されたU-CASの物理というページがありますね。元はNiftyみたいです。
昔の台の磁石は正方形だったようで今とはかなり違うのかな。
コマに渦電流とか、磁力線の引きずりとか？
惑星や恒星みたいな話になっちゃうかなｗ
渦電流はあると思います。磁力線が直接抵抗になるかは・・・どうかな・・・
まぁこういった原理の積み重ねで宇宙は成り立ってるからね...
バスフィッシングとかで使うベイトリールにはマグネットブレーキがありますから磁力による摩擦じゃないですかね？
マグネットブレーキの原理は渦電流ですね。そういう高級なリールを使ったことがないのですが、バックラッシュし難くなりますか。
磁場やコマの回転の不均一さの分だけ渦電流が流れ、エネルギーが熱として失われるというのがよさそうな説明に見えます。
コマの中心から縁に向かう線を２本設定し、それらが弧部分で接続しているとするモデルで考えると、
コマの回転によって、中心から縁に向かう線はそれぞれ土台が発生させる磁場を切ることになり、中心と縁の間に誘導起電力を発生させます。
磁場が均一でコマが水平に回転しているなら、２本の線に発生する起電力が同じで弧には電流は流れませんが、
均一でないなら起電力に差が生じ、電流が流れてエネルギーが熱として失われそうです。
またコマが歳差運動をしているなら、磁場に対して速く動く部分と遅く動く部分ができ、速く動く部分の方がコマの中心から見た誘導起電力が大きいので、歳差運動の中心に向かって電流が流れそう。
なぜかコマがぶれて回転します。工夫して再チャレンジしてみます。ご指摘ありがとうございます。
いい実験だった
超電導がニュースになり始めたころ、磁石のようなものが浮いてる画像が良く出ていました。あれが話題になったのは、アーンショウの定理に反してるように見えるからっていうのも、あったのでしょうか。
面白かった！
フェライト磁石の磁力線は砂鉄の模様でわかったけどコマの方の磁力線も見たかった。
磁力線同士が回転の摩擦になっているのは想像出来るけど。
フェライト磁石を回転したら(どっち向きかわからないけど)その磁力線摩擦によってコマの回転を助ける事は出来るのだろうか気になります。
あとは空中に浮いてるコマに電磁気力などで外的動力を与える事は出来るのでしょうか？
おっしゃる通りです。あれでは不十分ですね。次回・・・
@@user-ig4pv3us1m
ありがとうございます！またの機会で触れてもらえると嬉しいです！
磁力線の引きずりかなぁ
弾性体の様に振る舞う磁力線がねじれて抵抗になる
とか？
磁力線もてこうになるとの指摘をいただきました。
Is that slight shifting due to the rotation of the Earth? Intriguing.
古河なんかが開発してるフライホイールバッテリーでは、真空中で超伝導磁石化で浮かして2m、4tを毎分6000で回してるらしいですよ。
金属が回ることで電流が発生して、それが磁力線の中を流れることで、フレミングの法則で回転と反対向きの力がかかるとかでなかったかな？コマを電流を流しにくい磁石で作るとか、技術を駆使して、どれだけ長く回し続けられるかやってみてほしいところ。
安定時はくっついてるんだから
回転してるときその運動力でコマが浮いてるので その抵抗力 磁気嵐として熱として消費されるのか電気になって消費されてるのか不明
今は電気になって消費されているのでは・・・と考えています。
理論上でいいから「北磁極の上で浮遊するレビトロンコマ」を実演するにはどれくらい強力な磁石があればいいのか、解説するのも面白いんでは。
ベースとコマ本体の磁界と磁界がぶつかるところに一種のフリクションが発生するのですかね
恐らくは磁束密度も違うことだしベースもネオジム磁石ならどうだっただろうか、と思いました
コマ本体の質量が増すほどその影響は少なくなると思いますが、浮かせる難易度も高くなりそうですね
重力が抵抗を産んでるのか
磁力の壁に当たってブレた軸を戻そうと
した時にエネルギーをつかったのか
磁力で浮いている時点で回転を止める力が常に働いているので、永久には回れませんよね。
自重が重くなる程回っていられる時間は小さくなるのか？
慣性モーメントが大きくなるから相殺しあって、その時間は変わらないのか？
その辺には興味が湧きますね。
まっすぐ垂直に回転していて、なおかつ、コマの磁力の中心が回転の中心にぴったり合っていれば、別なのですが、多少なりとも斜めに擂り鉢回転をしたりした場合、周囲の金属や、土台のフェライト磁石などに、誘導電力を発生させるからではないでしょうか? 最終的には、金属が持つ電気抵抗によって熱に変わっているように思います。
浮かんでいるコマに金属部分があるのでおっしゃる通りかもしれません。
コイルのように線を巻いた駒にそれぞれ対面と少しズレる形で対面と同極を数箇所に配置、駒を囲う容器の内か外に駒の外向きと同極を内側に向けて真空状態にできたら摩擦の影響による交換しなくても永久的に発電できるシステム出来そう(真空状態が保てれば銅線使ってても酸素による酸化とか心配無いし)
単純に時間を伸ばすならコマの精度をあげることと、回転速度をあげる、外周部に磁性体でない重いものをつけて回転エネルギーを増やすくらいですかね？
上下運動によるエネルギーの損失もありそうなので、上にも磁石を用意すると無くなるのか？？
このチャレンジ、世界的に流行りそうですね！
この、記録を超えて欲しいです
そして、自分も超えたいです
追求すると地球レベルの話になりそうw
壮大ですね・・・
独楽のブレに「コリオリの力」は関係しますか？
独楽は空中で完成の法則により地球と一緒に動いていますが、自転の影響で地球上の物体にはつねに東向きの力が加わっています。空気摩擦は無い状態ですが、30分近く浮いている状態なら何かしら影響は有るのではないでしょうか？
独楽のジャイロ効果じゃなくて、軸を下に延長して錘をつけて重力で安定させたらどうなるのかな。
あと真空中でユーカスじゃなくて、超伝導体のレールを磁石が走るやつをやったら空気抵抗+真空断熱だけど似たような減衰になるのかな。
超電導リニアの姿勢制御の仕組みの解説をお願いします。
おっしゃるようなコマがひっくり返らない工夫すれば安定して浮かぶでしょうか？考えてみましたがわかりません。やれる所から始めてみます。
昔から疑問に思ってた事やってくれて ありがとうございます。
でも永久(もっと長い時間)に回らないのは不思議・・
磁力で浮いているということはコマが外部から力を受けているということ。接触が無くとも回転以外のベクトルに力がかかっているため、それが抵抗となり回転はいずれ止まります。
回る際に誘導起電力として渦電流、流れてるよね。
コマに羽根を付けたときに浮いてる時間が短くなるなら空気抵抗が大きいと考えられるかも
重心がずれると渦電流が増えるから重心を精密に合わせる必要があって、どちらが原因かわからないかも
解明してみます。
磁力線が出てるって事はエネルギーが出っぱなしって事？勿体ないな
磁力線を掴む装置作って面白そうな事が出来そう
大変示唆に富んだ実験を披露してくださり，ありがとうございます。
勝手ながら，永久に回らなかった理由を考えてみました。：それは，回転軸を中心にして回転しているとき，空間定位置における，コマの表面の磁束密度が完全に同じではないからだと思います。一番予想されるのは，磁石は重心を中心に回転していますが，磁束線の中心がわずかにずれている可能性があります。そうなると，回転中，周囲に存在する導体，あるいは，コマのネオジム磁石表面のニッケルメッキが鎖交する磁束の大きさが一定ではなく脈動します。その結果，わずかに導体にジュール熱を発生させます。一方，コマの回転軸には時間あたりの回転エネルギーがジュール熱と同じ分だけ減少するよう，逆トルクを受けることになります。
今更ですがおっしゃる通りかなと考え始めました。考察ありがとうございます。
地球上ってだけで抵抗だらけな予感もしますねぃ
手動で回す際の微妙な揺れ・磁力・重力・自転・公転の影響等々･･･
半永久的に回すには課題が多そう。でもロマンに満ちていますね。
素人が考える原因
①コマが完全体でなく微妙に芯がずれている。②回す軸が磁石と垂直でない
③真空になるまでの間に吸い上げられる空気はコマに対して均一でないのでコマがぶれる
④外部から別の磁力の影響
真空つながりで気になることがあります。
以前の2つの鏡をくの字において、狭くしていくと暗くなるという実験をなさっておりましたが、
これを真空中でやるとどうなるのでしょうか。
以前の実験では、レーザーを用いて反射回数が多くなっている(距離が延びる)ことを確認し、それが理由という結果だったかと思います。
私の記憶では、空気中のチリなどで光が減衰するので遠くになるほど暗くなる。というものだったかと思うので、
くの字に置いた鏡を真空容器において、空気を(と一緒にチリも)抜いていくと、少しずつ明るくなる？？？のか、実験していただけると嬉しいです！
考えてみます。
ジャイアンの似顔絵は誰が描いたんですか？
ゆかりんが書きました
傾こうとする力に反発し続けているのも回転エネルギーを消耗する要因ではないでしょうか
磁力どうしの間に働く力ですかね・・・
コマの軸などに磁石以外の金属がつかわれているのなら、下にある磁石からの磁力よって回転時に渦電流が発生しているのでは。コマが磁石とプラスチックの軸とかならもっと回るかも。コマの質量を大きくして、回すのに電動ドリルなどを使ってと工夫すれば、１日越えも夢じゃないかも？宇宙の中を回ってる地球というコマは何億年もまわってるけどだんだん回転遅くなってきてるんだろうか。
本当におっしゃられる通りだと思います。アドバイスにしたがって第二段、やってみたいと思います。
真空中を磁石で浮かして回転を維持する。 まさしくフライホイール蓄電システムですね。
真空での約２５分は立派過ぎ。びっくりしました。さらに工夫が見つかれば偉大な結果が狙えそうな感じがします。😷
30分は行きたかったです
次また工夫してみます
盛大にネタバレ食らっちまった、、、笑笑
スポットに、すぽっと入ってる←近年これだけ面白くない駄洒落を聴きに来ました。
理由がなんでも、見ていただいてありがとうございます。
空気の粘性ってやっぱあるんだなぁ
結構効いてる感じです
湿度とか関係ありそうですね
独楽磁石を天地逆さまにして回転させたら、ドーナツ磁石にひっつくんですか？
ですね。
でんじろう先生へ
コマがぶれる原因の一つが、こまのうえに伸びてる「軸」の長さにあると思いますよ。
それとコマの大きさとのバランス。
コマの直径よりも短くしないとダメじゃないかと思いますよ。
U-CASのメーカーと交渉して、軸の長さの違うものを特注で作ってもらって、実験してみてほしいです。
それと、コマを手で回さず機械で高い回転で回してリリースする方法を考えてみてはどうでしょうか。
実験期待しています
ぶれの原因が分からないです。アドバイスありがとうございます。工夫してみます。
面白かったです。
科学的な事よくわからないけど
地球や他の星も、真空の宇宙空間で回ってるのは、同じ原理なんですか？
下にデカイ磁石は無いけど
B-H線図の面積を小さくする方法を考えればもっと長時間回すことが可能でしょう。つまり透磁率が高くて導電率の低い材料が必要です。渦電流を小さくするために薄板でかつ絶縁すれば損失が減らせます。トランスの効率を上げるのと同じ手法です。
なるほど、周囲に反発して、磁力線の出てないポケット駒が落ち着くってことか
ICAMこれ見て買ったけど回すのにテクニックけっこう必要で絶賛挫折中w
これってUFOの浮遊原理ですか？
北極点や南極点で磁石を回転し続けると浮いちゃうんでしょうか？
水銀に電流流して磁石化し回転させると安定して浮き上がる気がする？
UFOについては情報不足です。色々考えを巡らせるのは良いですね。
空気抵抗ってかなり大きいんだな
スポットにスポット❤ にハマるお二人。😒💦
これがトライピオの最新形態か･･･？
すまんかった
絶対零度とまではいかなくても、液体窒素とかで冷やしたら時間伸びるのかな？
工夫してみます。
コマは回ってないとスポットにトラップされないのでしょうか
そうなのですが、もう少し深い理由があるように思います。
単に『磁力で支えてる』ワケだから磁力自体に回転させる力が無ければ止まるのが普通。摩擦に似た力が無ければモーターが作れない😓
下の土台もコマと同じ方向に高速回転するようにしたら長持ちするようになるかも。逆回転だと短くなるんじゃないかな？
重力ですね。
上下磁石とコマの芯出しが不十分でもあると思います
ジャイロ効果って偉大だな、自転車の姿勢安定から果ては人工衛星の姿勢制御まであっちこっちにジャイロ効果が関わっている。原理がわかるとますます面白い！
ありがとうございます。ジャイロ効果やりましょう。
確か、昔のU-CASでは、コマの方は磁石ではなかった（それとも気づくことすらできないほど微力な磁石だったのかな）。
そのせいかは分からないが、浮かすことが、とても成功させにくかった。しかし、一応それでも、稀に浮かすことは可能だった。
コリオリの力かな？駒の回転数と回転方向によって抵抗となる力が掛かってるのかも？渦電流も考えられるけど、、、、まさか地磁気が影響？
コリオリの力はないと思います。渦電流はありそうです。地磁気の影響は十分ありそうですが、どんなふうに影響があるのか？
真空なら長く回ると考えていた子供の頃
夢が目の前で見られる幸せ❗ヾ(*´Д｀*)ノ
ワクワクです🎵
理系の子どもだった・・・
やっぱり子供の時って意外にも『なんで止まっちゃうんだろう』とか漠然と考えるもんだよね
今度は『v-gate magnet motor』を実験してください。永久機関です。
片方は磁力線が回転、片方は固定。
同調してれば永久にまわります。
固定磁石を5000rpmほどで回せばok!
熱変換カモ。モーターや発電機、磁力計の変換器が発熱する様な感じ。と予測を立てましたがどうでしょう。今回の温度変化を計測できるセンサーで判り易いプレゼンが可能ｶﾓ。
回転の方向も関係しますか？
しないと思います。
砂鉄を使った磁力線の可視化、なるほど、うまいことやるなぁ。( ´ ▽ ` )
磁石に対して安定した点がない、というのは究極的に考えても本当なのだろうか？ と疑問に思った。
量子単位で位置調整してもダメなのかな？と。 それとも磁力が絶えず変化するとかあるのかな。
面白い実験ですね。これが長く維持できれば、フライホイールによる蓄電も夢ではなくなりとても重要だと思います。実際に実験してみた人はとても少ないと思いますので、非常に重要な実験だと思います。
ところで、減衰については、釈迦に説法かも知れませんが、もし、コマの電磁放射の影響も無く、宇宙に底部の磁石とコマの磁石と理想化された絶対に動かないテーブルと理想化された一定の重力 mg しかなく、かつ、底部の磁石が振動して摩擦による減衰を起こさず、コマの内部のひずみも無く、渦電量も発生せず、磁性体のヒステリシス損質もなく、重力波も発生しないような理想化された状況では、位置エネルギーと運動エネルギーの和、つまり力学的エネルギーが保存されるのでコマ自体がどのように振動しても、純粋力学的には減衰は発生しないものと思われますが、現実には減衰しますね。それは、ご指摘の通り、(真空の)箱の外の磁場との相互作用により、箱の外の物体を振動させてしまっていることもありますし、それと本質的に同じですが、その地磁気版があります。さらに、装置の土台の磁石を振動させてしまたことによる土台とテーブル間の摩擦による減衰や、コマの磁石が加速度運動をすることによる電磁放射の影響があります。また、電磁現象が起こす力やエネルギーのレベルに比して比率的に小さいので無視してよい程度ですが、厳密に言えば重力波の放射の影響もあります。他の人も指摘してますが、渦電流による損失もありますし、磁性体のヒステリシスによる「鉄損」もあります。
[初歩的なおさらい]
以下は専門家には釈迦に説法になる大学学部レベルの力学の初歩になります。
コマは後に説明するとして、質点 m の場合、3次元位置ベクトルをx、ポテンシャルエネルギーがφ(x)と書けるとき、質点にかかる力はF=-gradφとなり、ニュートンの運動方程式は、m d x^2 / dt^2 = F となりますが、この時、運動エネルギー V = (1/2) v m v^2とポテンシャルエネルギーφの和であるところの力学的エネルギー E = φ + V は、保存されます。
コマの場合は、無数の質点の集合体とし、「質点間にかかる力はエネルギーの増減に関与しない・・・(10)」と考えると、コマ全体の力学的エネルギーは保存されます。
しかし、(例えばゴムのように)コマの剛性が低くて質点間の距離が変化する場合には、(10)の仮定が成り立たなくなるため、力学的エネルギーは摩擦熱として失われていきます。
また、ポテンシャルエネルギーがコマの位置ベクトルxだけでなく、時間tにも陽に依存しφ(x, t)と書ける場合には、一般的には力学的エネルギーは保存されません。これはどのような場合かといえば、ポテンシャルエネルギーを作り出しているところの、「外部環境」が陽に時間変化する場合です。それは、土台が摩擦力を伴って振動する場合や、実験環境以外の外部から磁場が時間変化するような場合です。直感的に言えば、コマが同じ角度(傾き)で同じ場所に来た時には全く同じ力がコマにかかるような場合には、力学的エネルギーが保存しますが、コマが同じ角度(傾き)で同じ場所に来ても、以前とは異なる力がかかる場合がある場合には、一般には力学的エネルギーは保存しません。
また、既に述べましたが電気や磁気を帯びたものが加速度運動した時には電磁波が発生しますのでそれによる損失もありますし、磁性体の場合、磁場Hと磁束密度BのグラフであるところのBH曲線が磁気履歴を持つので、鉄損と呼ばれる損失もあります。渦電流の発生により電気抵抗による損失もあります。
主ではないと思いますが、磁石の反発で磁石自体が変形して微量ながら発熱しそうですよね。つまり回転のエネルギーがその様な形でも熱に変換されてると思います。
まあでも無視できるレベルでしょうか。
浮かんでいるコマのウエイトがはめ込み式なのでそのガタつきがあるかもしれません。
引力があるからいずれは止まりますね
1時間ぐらいでも良いんですが・・・W
次ネオジウム磁石上で浮上する熱分解グラファイトについてお願いします。
ruclips.net/video/xkCgKlid6IQ/видео.html
浮上する原理について www.ims.tsukuba.ac.jp/~kondo_lab/kondo/zemi3.pdf
難解なのでわかりやすい説明ができればよろしくお願いします。
やったことはありますが、理論は無茶苦茶難しいですね。
磁石独楽を回転させるだけでも苦労しますね、微妙なバランスが必要なので気が短いと駄目ですね！
押し付けるように回さないと弾かれてしまいます。なので機械的に廻す方法が思いつきません。
まさか？返事が来るとは思いもしませんでした。ありがとうございました。
konichiwa, good experimental, for self purpose, how about add some universal language in your translation, so many intelegence being are interested in your fun lab too, ariigato gosaimas.
Thank you for your comment
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質量あるコマは浮いているので 重力 を介して床と摩擦があるようなものであるから。
重力の影響をなくすのなら、宇宙船（無重力で）で実験して欲しいですよね。もうやてたりして・・・。調べてみます。
超伝導体って磁力で安定して浮いてなかったっけ
浮いて摩擦の抵抗が(空気抵抗を除き)なくなる分よく回るのかと思ったら、三分。
コマによっては普通に五分とか回るんだが…
真空にすればよく回るのかと思ったら、確かに25分は凄いが、
手回しゴマの世界記録が1時間37分42秒なので、せめてその半分は回って欲しかった…
世界記録の四分の一程度で終わってしまい非常に残念です。
台座の円形磁石を裏返したらどうなるか ちょっと見たかったかも
真空放電で良い感じに電力を供給出来ないかな？そしたら電気が有る限り止まらないコマになるんじゃ？
地球の磁力が影響しているような気がします。シールドをすると記録が伸びるかもしれませんね。
地磁気の影響はあると思います。
本当の意味での真空って産み出せるんですか？
常識をぶっ壊して考えるなら。
微量だけど磁力って縦に固定する力があるのでは...?
土台をコマと同回転させたらどうでしょう？